Integrierte Halbleiter-/Hochtemperatursupraleiter-Systeme. Mikrowelleneigenschaften der im Aufdampfverfahren hergestellten HochT_c Supraleiter-Schichten Abschlussbericht

Superconducting YbCO-layers on various substrates (MgO, Si und GaAs) were investigated at 35 GHz and in the temperature range from T_c to 4.2 K. For films on semiconductor substrates it was found that for thickness#<=#100 nm the leakage transmission into the semiconductor is so large that their application in an integrated super-semi-conductor arrangement makes little sense. Successful measurements were made of an effective surface resistance which combines transmission losses and resistive dissipation by using a TE_0_1_1-resonator is a conventional arrangement (film thickness 200, 300 and 400 nm on MgO). The comparison makes clear that Rs includes transmission losses. The intrinsic resistance R_s(T) and the penetration depth #lambda#_L(T) cannot be determined simultaneously in such an experiment. We have developped a microwave Fabry-Perot type of measurement for this purpose. In this arrangement the wavefield are transformed into a circularly polarized mode and coupled via impedance transforming resonators to the main cavity. With this three resonant cavities arrangement we have succeeded in obtaining the resonant Fabry-Perot transmission signal and with it we determine both R_s(T) and #lambda#_L(T). The variation of these quantities for the best of the TBCO on MgO substrates closely follows the behaviours for single crystals. It provides the first such evidence for thin films. We report the measurement of surface impedance changes caused by a magnetic field using the triple resonator Fabry-Perot system. (orig.)Supraleitende YBCO-Schichten auf verschiedenen Substraten (MgO, Si und GaAs, jeweils mit Pufferschichten), hergestellt nach dem Aufdampfverfahren der Gruppe H. Kinder, wurden auf ihre Eigenschaften bei Mikrowellenfrequenzen im 8 mm Band untersucht und vermessen im Temperaturbereich T_c-4,2 K. Bei den Schichten auf Halbleitersubstraten wurde festgestellt, dass fuer Dicken im Bereich 50-100 nm derart hohe Transmissionsverluste durch die Schicht in den Halbleiter entstehen, dass ihre Anwendung in integrierten Supraleiter-Halbleiter-Anordnungen nicht sinnvoll ist. Erfolgreiche Messungen der Gesamtverluste, die durch einen effektiven Oberflaechenwiderstand R_s* charakterisiert werden, wurden mit einem TE_0_1_1-Resonator in konventioneller Anordnung an Schichten mit einer Dicke von 200, 300 und 400 nm auf MgO durchgefuehrt. Es wird deutlich, dass die R_s*-Messung wesentliche Beitraege der Transmissionsverluste beinhaltet. Eine Bestimmung der Variation des intrinsischen Widerstands R_s(T) und der Londonschen Eindringtiefe #lambda#_L(T) ist mit der einfachen Resonatortechnik nicht moeglich. Es wird eine Mikrowellen-Fabry-Perot-Anordnung mit Ein- und Auskoppelresonatoren entwickelt und erprobt, die die Wellenfelder in eine zirkulare Mode transformieren und eine Impedanzanpassung an die Fabry-Perot-Anordnung ermoeglichen. Mit dieser gelingt es selbst an duennen Schichten, die die Transmission und den Guetefaktor Q der Fabry-Perot-Anordnung und damit R_s(T) und #lambda#_L(T) separat zu bestimmen. Es stellt sich heraus, dass fuer TBCO auf MgO die aufgedampften Schichten fast den gleichen Verlauf der intrinischen Parameter R_s(T) und #lambda#_L(T) zeigen wie die besten in der Literatur bekannten Einkristalle; #lambda#_L ist geringfuegig groesser. Die hier entwickelte Anordnung erlaubt erstmals eine derartige Aussage. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: DtF QN1(38,26) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Forschung und Technologie (BMFT), Bonn (Germany)DEGerman